Per què el cel és blau

i els núvols són blancs?

Archive for the ‘3. Màster M.A.’ Category

Teoria dinàmica de les marees

Posted by Costa M. a 5 Juny 2009


La teoria d’equilibri, formulada per Newton, explica la relativament complexa periodicitat de les marees, però no és capaç de d’explicar les amplituds observades. Un altre fet que la teoria d’equilibri no explica és el retard que la plenamar sofreix en algunes latituds respecte al pas de la Lluna per el meridià. Això no és sorprenent, ja que la teoria d’equilibri no té en compte les limitacions existents al moviment dels volums d’aigua necessaris per l’avanç de la ona mareal, ni les restriccions imposades pels límits continentals, ni l’efecte de l’acceleració de Coriolis sobre tots els moviments planetaris de gran escala.

Per superar aquestes dificultats, Laplace va proposar una teoria dinàmica, en la qual les marees es consideren com ones de període llarg (el mateix que les forces que les generen), que es desplacen al llarg de la superfície del planeta, i la longitud d’ona del qual és tal que hi ha dues crestes viatjant al voltants de la Terra, en el cas de les marees semidiürnes, i una sola en el cas de les diürnes. Es tractaria dons d’una oscil·lació forçada, que podria veure’s amplificada per ressonància en cas de poder excitar un sistema oscil·lant natural d’igual freqüència.

La marea s’entén així com una gegantesca ona (forçada per la gravetat lunar i solar), la longitud d’ona de la qual és molt superior a la profunditat de l’oceà, i que per tant, viatja sobre aigües someres (al igual que succeeix amb qualsevol ona, la ona mareal gairebé no transporta amb ella cap massa, només la involucrada en l’elevació i descens del nivell del mar, inferior en mitjana a una mil·lèsima de la columna d’aigua.

La velocitat de les ones en aigües someres és:

formulaOn,

–         z és la profunditat de l’aigua i

–         g l’acceleració de la gravetat terrestre.

Si prenem com a valor z el valor mitjà dels oceans, uns 4 km, el valor de v seria d’uns 200 m/s. Però per què la cresta d’una ona mareal recorri tota la circumferència de la Terra en poc més d’un dia Solar, a la latitud de l’equador ha de desplaçar-se a uns 450 m/s; a latituds superiors només ha de recórrer una distància disminuïda en un factor cosinus de la latitud, de manera que necessita una velocitat menor, que ja és només d’uns 200 m/s cap als 65º. El resultat és que a baixes latituds la marea “dinàmica” es retarda 90º de longitud (es desfasa) respecte a la de la teoria d’equilibri. En aquestes latituds la plenamar es endarrereix un quart de dia solar respecte al pas de la Lluna pel meridià; aquestes marees es coneixen com marees indirectes. Al augmentar la latitud el retard va disminuint fins a ser nul cap als 65º. A aquesta latitud la plenamar coincideix amb el pas de la Lluna pel meridià: són les marees directes.

En la següent figura es pot observar la variació de la velocitat lineal d’un punt situat a la superfície de la Terra, a diferents latituds. La mida de les fletxes està en relació amb els valors de la velocitat lineal (Brown et al., 1989).

terra

Continuarà:
Inclinació de l’eix de la Terra
Influencia dels continents
Les marees en les costes
Marees terrestres
Frenament de la rotació de la Terra
Predicció de marees: el mètode harmònic. Taules de marees. Tipus de marees

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

Les marees lunisolars: Marees vives i marees mortes

Posted by Costa M. a 30 Mai 2009


Els efectes de les marees tant de la Lluna com del Sol es fan sentir al mateix temps sobre la Terra, i de les seves combinacions en resulten diverses situacions característiques. Considerem el cas més simple, en el que les declinacions d’ambdós astres respecte l’equador siguin zero. En la següent figura, es mostra la interacció entre les marees solars i lunars, tal i com serien vistes per un observador situat sobre el Pol Nord:

 a) Lluna nova, Luna en sizígia (conjunció), marees vives

b) Quart creixent, Lluna en quadratura, marees mortes

c) Lluna plena, Lluna en sizígia, Lluna i Sol en oposició, marees vives

d) Quart decreixent, Lluna en quadratura, marees mortes

 

Les proporcions relatives de mida i distància del Sol, la Lluna i la Terra s’han modificat per una major claredat (Brown et al., 1989).

Les proporcions relatives de mida i distància del Sol, la Lluna i la Terra s’han modificat per una major claredat (Brown et al., 1989).

El cicle complet dura 29,5 dies. En (a), conjunció, i (c), oposició (també anomenades conjunció superior i inferior, respectivament), les direccions de les acceleracions de marea lunar i solar coincideixen, llavors hi haurà plenamars més altes i baixamars més baixes que la mitjana. Aquestes són les marees vives. En (b) i (d), que són les quadratures, els eixos majors dels dos el·lipsoides d’equilibri són perpendiculars i resulten les marees menys acusades, les marees mortes. L’interval entre dos marees mortes (o vives) és de 14,75 dies. Es produeix així la desigualtat semi mensual.

lunisolars2Els canvis de les declinacions del Sol i la Lluna fan que les combinacions dels seus dos el·lipsoides de marea vagin variant, de manera que les marees vives i mortes presentin també fluctuacions al llarg dels mesos. La major marea d’equilibri que pot donar-se correspon a: la Terra en periheli (principis de gener), la Lluna en el perigeu, Sol i Lluna amb declinació zero, i en conjunció (serà l’any 6580).

 

Continuarà…

Teoria dinàmica de les marees
Inclinació de l’eix de la Terra
Influencia dels continents
Les marees en les costes
Corrents de marea 
Marees terrestres
Frenament de la rotació de la Terra
Predicció de marees: el mètode harmònic. Taules de marees. Tipus de marees.

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

Les marees Solars

Posted by Costa M. a 27 Mai 2009


Si hom considerés per separat el sistema Terra-Sol, amb un període orbital de 365.25 dies, obtindria un sistema de marees d’equilibri qualitativament idèntic al de les lunars. Les diferencies estan en els períodes associats a les varies fluctuacions i en el fet de què per estar el Sol tan allunyat, la magnitud de les acceleracions de marea solars són un 46% menors que les lunars, pel que fa que tinguin un efecte menor, però apreciable.

L’el·lipsoide d’equilibri produït pel Sol escombra la Terra en el mateix sentit de desplaçament de la nostra estrella, cap a l’oest, amb un període de 12.0 hores (el mateix que el Sol, clar). La declinació del Sol, nul·la en els equinoccis i màxima en els solsticis, produeix també desigualtats diürnes en les components solars de marea.

L’òrbita de la Terra al voltant del Sol és també el·líptica, amb una excentricitat de 0,017. Entre periheli i afeli hi ha una diferència de només un 4%, en canvi, és un 13% entre perigeu i apogeu.

Totes les parts de la Terra tenen la mateixa velocitat angular al voltant del Sol, però no estan a la mateixa distancia. Les que estan més lluny del centre de masses sentiran una acceleració de la gravetat menor a la necessària i les que estan a una distancia inferior sentiran una acceleració major a la necessària.

marea solarSi es fan alguns càlculs numèrics, s’obté que el semieix major de l’el·lipsoide és 24,4 cm major que el semieix menor. Però no s’ha d’oblidar que això és només la part deguda al Sol, que no s’ha considerat continents i que no s’ha tingut en compte l’ inclinació de l’eix de rotació de la Terra. La variació de l’altura del mar es pot aproximar per una sinusoide amb un període de 12 hores.

La diferència de longitud entre el semieix major i el semieix menor de l’el·lipsoide degut a les marees Lunars és de 53,6 cm. Per tant, l’amplitud de les marees Lunars és, aproximadament, dues vegades major que les de les marees Solars. I com en les marees Solars, la variació de l’altura del mar en un punt de la superfície terrestre es pot aproximar per una sinusoide. Aquesta vegada, el període és de 12 hores, 25 minuts i 10 segons.

Continuarà…

Les marees lunisolars: Marees vives i marees mortes
Teoria dinàmica de les marees
Inclinació de l’eix de la Terra
Influencia dels continents
Les marees en les costes
Corrents de marea
Marees terrestres
Frenament de la rotació de la Terra
Predicció de marees: el mètode harmònic. Taules de marees. Tipus de marees

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

Pertorbacions de les marees lunars

Posted by Costa M. a 23 Mai 2009


Les posicions i orientacions relatives de la Terra i la Lluna no es repeteixen exactament, ni cada dia lunar ni tampoc cada mes lunar, per l’existència d’altres fenòmens que fan que el sistema tingui una periodicitat més complexa. D’ells els dos més importants, que es manifesten en variacions de detall de la marea ja descrites són:

  • La declinació de la Lluna respecte al pla equatorial:

L’òrbita de la Luna està inclinada respecte al pla de l’equador terrestre; l’angle que formen els dos plans és de  28º i aquest és el valor màxim de la declinació lunar, això és, de la seva altura angular respecte l’equador. El temps que tarda la Lluna en repetir la seva declinació respecte l’equador terrestre és de 28,2 dies, més llarg, dons, que el de la translació orbital Terra-Lluna, de només 27,3 dies. La declinació de la lluna varia entre -28º i 28º, i val 0º quan la Lluna està creuant el pla equatorial. Quan la Lluna té una declinació no nul·la, ja sigui nord o sud, les acceleracions en llocs oposats d’un mateix paral·lel són desiguals, i per tant també ho són les dues plenamars corresponents: aquest és l’origen de la desigualtat diürna. L’el·lipsoide d’equilibri que correspon a aquesta situació segueix tenint el seu eix principal a la línia que uneix els centres de la Terra i la Lluna, però no es simètric respecte l’equador.

Quan la Lluna té el seu angle màxim de declinació, el pla dels dos bombaments de l’el·lipsoide mareal està igualment inclinat respecte l’equador, resultant la màxima desigualtat mareal diürna, entre dos plenamars o dos baixamars consecutius. En latituds suficientment elevades, la desigualtat diürna pot ser tan acusada que de fet la “plenamar” més bixa (corresponent al pas de la Lluna per el meridià inferior del lloc) produeixi un nivell del mar inferior al de les baixes mars, resultant així el tipus de marea conegut com marea diürna.

La màxima declinació lunar (±28º), que como queda dit produeix la desigualtat diürna màxima, correspon aproximadament al pas de la Lluna per la vertical dels tròpics (latitud 23ºS i N), pel que es coneixen com a marees tropicals. Pel contrari, quan la Lluna travessa el pla equatorial i la desigualtat diürna desapareix, es parla de marees equatorials. Ambdues estan intercalades cada 7 dies aproximadament.

  • La el·lipticitat de l’òrbita de la Lluna

L’òrbita de la Lluna al voltant del centre de masses comú amb la Terra no és circular, és lleugerament el·líptica, amb una excentricitat de e = 0,055. Varia així la distància entre els dos astres, i amb ella la magnitud de les forces generadores de les marees. Quan la Lluna està més pròxima a la Terra, en el perigeu, aquestes forces s’incrementen fins un 20% respecte al seu valor mitjà. I quan la Lluna està més allunyada, en el apogeu, les forces es redueixen en un altre 20% respecte la mitjana. L’ interval entre dos perigeus successius és de 27.5 dies.

Continuarà:
Les marees Solars
Les marees lunisolars: Marees vives i marees mortes
Teoria dinàmica de les marees
Marees terrestres
Frenament de la rotació de la Terra
Predicció de marees: el mètode harmònic. Taules de marees. Tipus de marees.

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

Les marees

Posted by Costa M. a 20 Mai 2009


He pensat que aquest tema us pot interessar tant com a mi em va interessar en el moment en què vaig començar a saber-ne més i més coses… Per tant, us aniré posant diversos posts aquests dies per anar introduint i aprofundint en aquesta temàtica tant interessant. Espero que us agradi!!

 

Una marea és el canvi periòdic de nivell del mar, produït principalment per les forces gravitacionals que exerceixen el Sol i la Lluna sobre les capes “fluïdes” de la Terra (hidrosfera). Quan aquest nivell és màxim s’anomena “marea alta” o plenamar, i quan aquest nivell és mínim s’anomena “marea baixa” o baixamar.

Dues marees altes successives estan separades per un període de temps de dotze hores i mitja, de manera que entre una plenamar i una baixamar passen sis hores i quart aproximadament. En els mars tancats o petits (com el Mediterrani) les marees són gairebé imperceptibles, però en els oceans i mars oberts, en canvi, hi pot haver diferències d’alguns metres entre la baixamar i la plenamar.

La influència gravitatòria solar pot augmentar o disminuir la intensitat de les marees. Pot originar marees vives si el Sol i la Lluna estan alineats (succeeix dues vegades al mes, en lluna nova –marea viva de conjunció- i en lluna plena –marea viva d’oposició), i marees mortes (quan la Lluna està en quart creixent i en quart minvant).

La pressió atmosfèrica també influeix, a vegades fins a 15cm o més; aquestes marees es denominen marees meteorològiques o baromètriques.

L’explicació completa del mecanisme de les marees, amb totes les periodicitats, és extremament llarga i complicada. Per tant, es començarà l’explicació mitjançant totes les simplificacions possibles i llavors s’anirà aproximant a la realitat suprimint algunes d’aquestes simplificacions.

Primer considerarem la Terra com a una esfera sense continents rodejada per una hidrosfera i no tenim en compte que gira al voltant del Sol en una trajectòria circular, ni la rotació. 

Quan un astre està en òrbita al voltant d’un altre, la força d’atracció gravitacional entre els dos ve donada per la llei de la gravitació de Newton:

1 

 

Les marees Lunars

La Lluna gira al voltant de la Terra, però aquesta última no està immòbil. En realitat, tant la Lluna com la Terra giren al voltant del centre de masses de les dos. Aquest punt se situa a 4.670 km del centre de la Terra. Com que el radi de la Terra és de 6.366 km, el centre de masses es troba a uns 1.700 km de profunditat sota la superfície.

 2

La figura anterior mostra el moviment excèntric de la Terra al voltant del centre de masses comú Terra-Lluna, tal i com ho veuria un observador situat sobre el Pol Sud i amb la Lluna ubicada sobre l’Equador. Cada punt de la Terra segueix una òrbita circular amb el mateix radi que la traçada pels punts S i C. (Brown et al., 1989)

 El moviment excèntric de la Terra és un moviment orbital, i és independent de la rotació de la Terra sobre el seu propi eix: no s’han de confondre. Igualment, l’acceleració centrífuga deguda al moviment excèntric, orbital, no ha de ser confosa amb l’acceleració també centrífuga i també d’inèrcia deguda a la rotació diürna del planeta; aquesta última acceleració depèn de la latitud, ja que la distància de l’eix varia amb el cosinus de la mateixa (Rω2cosλ), mentre que la deguda al moviment excèntric és igual a tota la superfície terrestre.

  3 

L’esquema anterior mostra l’origen de l’acceleració de marea a partir de l’acceleració centrífuga i l’acceleració gravitacional exercida per la Lluna. Donat que l’acceleració centrífuga en relació al centre comú de masses del sistema Terra-Lluna és la mateixa per tots els punts de la Terra, però l’atracció exercida per la Lluna no, obtenim una resultant, la inclinació de la qual està exagerada a la figura per oferir una major claredat. Aquesta resultant o acceleració mareal varia inversament amb el cub de la distància entre els cossos. (Brown et al., 1989)

Tots els cossos situats sobre la Terra sofreixen l’acceleració deguda a l’atracció de la Lluna. Aquesta atracció és major en els punts més pròxims a la Lluna, i menor en els més allunyats. Per altra banda, els cossos situats sobre la Terra experimenten, com s’ha discutit, una acceleració addicional d’inèrcia deguda al moviment excèntric de la mateixa. Aquesta competició, entre l’acceleració gravitatòria de la Lluna i l’acceleració centrífuga, és la que causa els moviments diferenciats de les masses d’aigua en regions diferents del planeta.

La següent representació és un esquema de la magnitud relativa de l’acceleració motriu en diferents punts de la superfície de la Terra. S’assumeix que la Lluna es troba directament sobre l’Equador (declinació zero). (Brown et al., 1989)

 4 

La competició es resol a favor de l’acceleració gravitatòria en regions pròximes a la Lluna, i a favor de l’acceleració centrífuga en les regions més allunyades. La resultant de les dues acceleracions s’anomena acceleració de marea (am), i depenent de la posició respecte la Lluna, pot entrar, ser paral·lela o sortir de la superfície de la Terra. L’acceleració de marea és la contribució de la presència de la Lluna al pes efectiu. Les acceleracions de marea son mínimes en les regions de major proximitat i allunyament de la Lluna: allà apareixen les marees altes, separades per un cinturó planetari entremig de marees baixes.

Cal denotar que no és l’acceleració de marea la responsable directa dels moviments de les masses d’aigua en una oscil·lació mareal, ja que aquesta acceleració no és en general paral·lela a la superfície de l’aigua (es a dir, no és localment horitzontal). En particular, en els punts de màxim allunyament i de màxima proximitat a la Lluna, la am és localment vertical, i per tant, no produeix desplaçaments horitzontals d’aigua. Li diem acceleració motriu (ah) a la part horitzontal de am a cada punt.

Suposem, per simplificar el mecanisme bàsic del fenomen, que la Lluna es troba en el pla equatorial terrestre, com succeeix cada cert temps. Al donar-se aquesta circumstància, les acceleracions de marea són aproximadament iguals en magnitud en els dos punts de cada paral·lel situats en els costats oposats de la Terra, tenint el seu mòdul màxim en l’equador. Les acceleracions motrius que resulten, de mòdul màxim en latituds mitjanes i zero a l’equador, farien que l’aigua es desplacés cap als punts més pròxims i més allunyats de la Lluna; s’establiria un estat d’equilibri (marea d’equilibri) produint-se un el·lipsoide mareal  amb els seus dos bombaments  en els punts X i Y de la següent figura (primera):

5

Així, paradoxalment, encara que les acceleracions motrius són mínimes en aquests llocs, cap a ells aniria l’aigua. En l’eix major d’aquest el·lipsoide d’equilibri coincideix amb la línia que conté els centres de la Terra i la Lluna, i l’el·lipsoide és en aquest cas simètric respecte a l’equador terrestre. En realitat l’el·lipsoide de la marea d’equilibri no es produeix per varies raons, que s’exposaran més endavant al parlar de la teoria dinàmica. 

6

Resumidament en la primera representació esquemàtica de l’el·lipsoide d’equilibri que prediu la teoria de l’equilibri la lluna està en declinació equatorial o nul·la, i en el segon cas la Lluna es troba en declinació màxima. En aquest últim cas, es mostra l’origen de la desigualtat mareal diürna deguda a la declinació lunar. Un observador situat en el punt Y experimentarà una marea d’amplitud superior a un altre observador situat al punto X, a la mateixa latitud. De totes maneres, 12 hores i 25 minuts desprès, la situació serà exactament la oposada. Per tant, a cada punt es notaran amplituds mareals diferents en un mateix dia. (Brown et al., 1989.)

 7

 

 Continuarà…..             (segons l’ìndex següent)

Pertorbacions de les marees lunars

Les posicions i orientacions relatives de la Terra i la Lluna no es repeteixen exactament, ni cada dia lunar ni tampoc cada mes lunar, per l’existència d’altres fenòmens que fan que el sistema tingui una periodicitat més complexa. D’ells els dos més importants, que es manifesten en variacions de detall de la marea ja descrites són:

  • La declinació de la Lluna respecte al pla equatorial:
  • La el·lipticitat de l’òrbita de la Lluna
Les marees Solars
Les marees lunisolars: Marees vives i marees mortes
Teoria dinàmica de les marees
Inclinació de l’eix de la Terra
Sol es troba en el pla equatorial. Això passa durant els equinoccis. Les marees d’equinocci són les més grans de l’any.
Influencia dels continents
Les marees en les costes
Corrents de marea
Marees terrestres
Frenament de la rotació de la Terra
Predicció de marees: el mètode harmònic. Taules de marees. Tipus de marees.

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

La influència del Corrent del Golf en les temperatures terrestres

Posted by Costa M. a 30 Març 2009


El nom d’aquest corrent oceànic prové del Golf de Mèxic, l’àrea on s’origina. El Corrent del Golf duu aigua càlida des del Carib fins a les costes d’Europa Occidental a través de l’Atlàntic Nord.

corrent-del-golf
Gràcies al corrent del Golf, Europa gaudeix d’un clima molt més càlid del que a priori li tocaria per la latitud en què està situada, especialment a l’hivern. Així, les costes de les Illes Britàniques, Escandinàvia o el Benelux es veuen no només alliberades del glaç sinó que tenen les gelades com un fenomen excepcional, essent-hi la forma normal de precipitació la pluja.

Gràcies al corrent del Golf, Europa gaudeix d'un clima molt més càlid del que a priori li tocaria per la latitud en què està situada, especialment a l'hivern. Així, les costes de les Illes Britàniques, Escandinàvia o el Benelux es veuen no només alliberades del glaç sinó que tenen les gelades com un fenomen excepcional, essent-hi la forma normal de precipitació la pluja.

Les illes Lofoten, a Noruega, disfruten de temperatures molt més altes de les que li correspondrien per la seva latitud

Per comparar-ho amb altres continents, Barcelona està a la mateixa latitud que Nova York, on la neu hi és un fenomen freqüent a l'hivern, amb una mitjana mensual de temperatura de només 0,5ºC al gener, quan a Barcelona la temperatura és de 9ºC de promig.

Per comparar-ho amb altres continents, Barcelona està a la mateixa latitud que Nova York, on la neu hi és un fenomen freqüent a l'hivern, amb una mitjana mensual de temperatura de només 0,5ºC al gener, quan a Barcelona la temperatura és de 9ºC de promig.

La ciutat del Quebec, a una latitud equivalent a la de París, pateix més de 4 mesos d'intensa gelada, amb una mitjana de –11,5ºC al gener. Una mica més amunt, al voltant dels 50º de latitud nord, la presencia de ciutats és ja gairebé inexistent tant a América del Nord com a l'Extrem Orient, mentre que moltes de les capitals europees hi són localitzades sense patir gaire problemes per raons del clima (Londres, Brussel•les, Amsterdam, Berlín, Praga...).

Finalment, al voltant dels 60º, que correspon a la latitud de les capitals escandinaves, amb prou feines hi ha poblaments importants als altres continents. Ni Islàndia ni les illes Fèroe, malgrat estar als confins del cercle polar àrtic, coneixen un clima especialment fred a l'hivern, si bé l'estiu no hi és massa més càlid. El corrent del golf els proporciona climes humits, ventosos i amb poca oscil·lació tèrmica.

Finalment, al voltant dels 60º, que correspon a la latitud de les capitals escandinaves, amb prou feines hi ha poblaments importants als altres continents. Ni Islàndia ni les illes Fèroe, malgrat estar als confins del cercle polar àrtic, coneixen un clima especialment fred a l'hivern, si bé l'estiu no hi és massa més càlid. El corrent del golf els proporciona climes humits, ventosos i amb poca oscil·lació tèrmica.

 

A l'Hemisferi Sud, Buenos Aires i Montevideo, les capitals més meridionals d'Amèrica del Sud gaudeixen d'un règim tèrmic sensiblement semblant al de Barcelona tot i estar situades 7º de latitud més a prop de l'Equador: a 34º, que en el nostre cas correspondria ja a Àfrica. Anàlogament, Wellington, capital de Nova Zelanda, té una mitjana anual que no arriba a 13º, tot i estar situada a la mateixa latitud de Barcelona.

A l'Hemisferi Sud, Buenos Aires i Montevideo, les capitals més meridionals d'Amèrica del Sud gaudeixen d'un règim tèrmic sensiblement semblant al de Barcelona tot i estar situades 7º de latitud més a prop de l'Equador: a 34º, que en el nostre cas correspondria ja a Àfrica. Anàlogament, Wellington, capital de Nova Zelanda, té una mitjana anual que no arriba a 13º, tot i estar situada a la mateixa latitud de Barcelona.

Imatge de la pel·licula: "El dia de demà", i les dues següents són imatges de la pel·lícula "una veritat incomode"

Imatge de la pel·licula: "El día de mañana", i les dues següents són imatges de la pel·lícula "Una veritat incomode"

Al Gore tenia raó: tothom qui ha vist “El día de mañana” s’ha preguntant-se si és possible que passi una cosa així; que en una d’aquestes paradoxes que té la vida, precisament ara, quan a tot arreu es parla de l’escalfament global, l’hemisferi Nord sucumbeixi a una nova edat de gel, i encara més, que això succeeixi en un breu període de temps. Podria passar? Doncs alguns científics pensen que sí. Encara que sens dubte, no amb la immediatesa ni amb l’extrema intensitat que presenta la pel·lícula.

 

Les teories referides als canvis ràpids del clima han guanyat interès en els últims anys. Allunyant-se de la concepció que els períodes glacials i interglacials que dominen l’evolució climàtica de la Terra se succeeixen de manera gradual, els descobriments de la paleoclimatologia han determinat que canvis ràpids en el clima ja s’han produït en èpoques passades. Entre fa uns 12.800 i 11.500 anys, la Terra es trobava immersa en un escalfament global que es va interrompre en només uns anys (entre 7 i 50 anys) i que va fer descendir uns quants graus la temperatura mitjana a Europa, l’event es coneix com a Younger Dryas.

 

Qui va ser el culpable d’un canvi tan sobtat (1 generació humana!)? Doncs s’associa i es diu que va ser degut a la interrupció dels corrents oceànics de l’Atlàntic Nord que determinen bona part del clima dels continents que banya. A primera vista, el procés sembla senzill. La calor procedent del Sol que rep l’equador viatja cap als pols a través de corrents d’aire i d’aigua. Un dels corrents d’aigua més importants és la circulació termohalina, que a través del corrent del Golf transporta aigua superficial càlida i salada cap al nord, cosa que confereix a Europa un clima més benigne del que li correspondria per la seva latitud. A mesura que el corrent va guanyant camí, es refreda i guanya densitat respecte a l’aigua que l’envolta, de manera que la immensa columna d’aigua s’enfonsa i inicia un llarg camí que la portarà de tornada a latituds més baixes.

 

La interrupció del corrent del Golf, cosa que podria estar succeint a conseqüència de la penetració d’immenses quantitats d’aigua freda i dolça procedents del desglaç de les glaceres àrtiques a causa de l’escalfament global, podria revertir la tendència ascendent de les temperatures i fer-les descendir uns graus en una o dues dècades, cosa que tindria conseqüències econòmiques nefastes i que repercutiria en molts aspectes de la nostra vida quotidiana.

 

Així dons, ens preguntem: succeirà? I és aquí on entrem en un terreny pantanós. Els models que intenten predir el clima del futur són molt compexes i han de tenir en compte una infinitat de paràmetres i interaccions, de vegades difícils de calcular, difícils d’introduir i fins hi tot desconeguts. Un concepte nou com “l’enfosquiment global“, en què amb prou feines hi ha uns quants científics treballant-hi i que sosté que la radiació solar que arriba a la Terra s’està reduint a conseqüència de la creixent presència de núvols i partícules que contaminen l’aire, cosa que podria fer canviar completament els resultats d’aquests models. Dades subtils que fan que les prediccions científiques resultin de vegades contradictòries.

 

Davant d’això, tenim un sol fet evident, les temperatures mitjanes de la Terra estan augmentant. L’escalfament global és una realitat. Però a la ciència li queden moltes preguntes per respondre: “què passarà el dia de demà?”. El nostre continent serà més fred? Serà més fosc? O serà més àrid? La predicció perfecta no es troba a les nostres mans, i això resulta preocupant, i més quan la possibilitat de que es produeixin canvis bruscos en un període inferior al que dura una generació humana no és desestimable. Per això cal que tota la comunitat científica d’aquest àmbit treballi globalment (tal i com ho està fent a través de l’IPCC per exemple) per intentar fer prediccions el més acurades possibles per tal de prevenir o mitigar els possibles efectes adversos que podrien tenir aquests canvis per la població mundial. I perquè no pensar en positiu? les prediccions també poden servir per potenciar els canvis positius que es poden donar en un futur, sobretot per intentar millorar les condicions dels països més desafavorits.

Posted in 1. Ciència, 3. Màster M.A. | 3 Comments »

Els colors del cel

Posted by Costa M. a 6 Març 2009


Trobo que ja seria hora que contestés les preguntes que donen títol al BloG, ja que potser algú ha entrat al bloc perquè volia respostes i la meva intenció no és altra que intentar trobar-les; tot hi que a vegades en la búsqueda de respostes, pel camí, se te’n plantegen moltes més!!

Doncs bé, primerament dir que no és cert que el cel sigui blau (com??); el que si que és veritat és que el cel normalment es veu blau de dia (ahh!).

Per entendre els colors del cel és imprescindible primer definir què entenem quan parlem del cel. El cel és l’espai visible des de la Terra quan es mira en direcció oposada a aquesta.

  • En astronomia cel és sinònim d’esfera celestial: una volta imaginària sobre la qual es distribueixen el Sol, els estels, els planetes i la Lluna. L’esfera celestial es divideix en regions denominades constel·lacions.

  • En meteorologia el terme cel fa referència a la zona gasosa més densa de l’atmosfera d’un planeta.

I la següent definició indispensable que cal fer és la de la llum. La llum és la porció de l’espectre electromagnètic visible per l’ull humà. La llum del Sol es produeix quan crema o fusiona l’hidrogen en heli, i lliura bona part d’aquesta energia emetent radiació electromagnètica d’una determinada freqüència visible per la nostra retina, una franja estreta d’ones que conté les freqüències que van dels 460Hz del color roig, fins als 710Hz que té el color violeta.

espectre

Espectre electromagnètic

La llum solar que ens dona claredat per poder percebre les coses, la qual és blanca, és en realitat un conjunt d’ones electromagnètiques, les quals es poden separar en els set colors de l’arc de sant Martí amb un prisma, per exemple, però que la retina és incapaç de separar. Per aquest motiu la ciència ho anomena llum integrada o espectre lluminós, integrada per aquests set colors de diferent freqüència i longitud d’ona, és a dir, del roig fins al violeta.

La llum blanca travessa un prisma triangular (també anomenat "Prisma de Goethe") i és dispersada en els colors de l'espectre visible.

La llum blanca travessa un prisma triangular (també anomenat “Prisma de Goethe”) i és dispersada en els colors de l’espectre visible.

A més, se sap que tota la llum es propaga a una velocitat finita. Fins i tot els observadors en moviment uniforme mesuren sempre el mateix valor de c, la velocitat de la llum en el buit, com c = 299.792.458 m/s; de tota manera, quan la llum passa a través d’un medi transparent com aire, aigua o vidre, la seva velocitat es redueix, i pateix refracció.

Així dons, ara ja podem centrar-nos en contestar la pregunta,

Durant el dia

El Sol emet ones de llum (fotons) que arriben a la Terra al cap de vuit minuts viatjant a la velocitat de 299.792 km/s, quan aquestes ones topen amb la nostra atmosfera gasosa, no els queda més remei que interaccionar. La raó no és altra que l’atmosfera està composta per molta densitat d’àtoms i molècules lleugeres, com nitrogen, oxigen, diòxid de carboni, vapor d’aigua i ozó. Totes aquestes partícules tenen una dimensió atòmica més menuda que la pròpia longitud d’ona de la llum (0,00005 cm), per això, quan la llum solar, o ones de radiació electromagnètica visible, creuen l’atmosfera, estan obligades a interaccionar amb aquestes partícules diminutes.

La difusió de Rayleigh és la dispersió de llum per partícules molt més petites que la longitud d’ona de la llum. Es produeix quan la llum es propaga per medis sòlids i líquids transparents, però és molt més apreciable en els gasos. La difusió de Rayleigh de la llum solar per les partícules de l’atmosfera terrestre és una de les raons principals del color blau del cel.

La quantitat de difusió de Rayleigh que pateix un feix de llum depèn de la grandària de les partícules difusores i de la longitud d’ona de la llum. En concret, el coeficient de difusió i, per tant, la intensitat de la llum difosa, depèn inversament de la quarta potència de la longitud d’ona, relació coneguda com a «llei de Rayleigh» (~ 1/λ4). La difusió per part de partícules de grandària superior a un desè de la longitud d’ona es comporta de forma diferent i s’explica amb l’anomenada difusió de Mie, que és una explicació més general de la difusió de radiació electromagnètica.

La forta dependència de la difusió amb la longitud d’ona (~1/λ-4) significa que a l’atmosfera la llum blava es difon molt més que la vermella. Això provoca que quan la llum del Sol travessa l’atmosfera la component blava es difongui molt més i d’aquesta manera hom veu llum blava de totes direccions, mentre que la part més vermella només es veu en la direcció directa del Sol.

Cal remarcar, però, que la teoria de Rayleigh es desenvolupà abans de la mecànica quàntica i, per tant, no es basa en les teories més correctes de la interacció radiació-matèria; nogensmenys, la teoria de Rayleigh és una bona aproximació a la forma en què la llum és difosa per partícules molt més petites que la longitud d’ona de la llum.

Per acabar de complicar més un fet tan obvi com que el cel és blau val a dir que de fet, la difusió de Rayleigh indica que el cel hauria de veure’s violeta. A més, la llei del cos negre afirma que la radiació del Sol és més important en el domini del violeta (i més encara per l’ultravioleta, encara que l’ultravioleta queda filtrat per la capa d’ozó), que per al blau. No obstant això, l’ull humà en visió fotòpica presenta un pic de sensibilitat al voltant del verd (longitud d’ona 555 nm), mentre que la sensibilitat al violeta és 100 vegades més feble. El desfàs vers el verd condueix a veure un cel blau

dispersio

Durant la posta i sortida del Sol

A l’alba i al capvespre, els raigs incideixen sobre l’atmosfera de forma obliqua, i han de travessar més aire. Això fa que s’arribi a extingir la llum de longitud d’ona dels colors blaus, i per contra arribin a dispersar-se els colors taronges i vermells, els quals fan que el cel adquireixi els espectaculars colors propis del crepuscle. A més, quan el nombre de partícules grans (aerosols) suspeses en l’aire és major, com quan hi ha molta pols o pol·lució, els colors del cel també tendeixen a mostrar els tons vermells i taronges.  

Sortida de Sol al Delta de l'Ebre. Autor: Josep Torta

Sortida de Sol al Delta de l’Ebre. Autor: Josep Torta

Posta de Sol a Santa Margarida. Autor: Carles Costa Cortizo
Posta de Sol a Santa Margarida. Autor: Carles Costa Cortizo

Durant la nit

A la nit es veu el cel extremadament fosc, es podria dir, fins i tot, negre. Aquest fenomen és degut a que arriba molt poca llum, només reflectida per la Lluna i les estrelles, que no arriben a il·luminar la superfície terrestre.

Cel de nit. Autora: Octarina8 (http://flickr.com/photos/octarina8/2143450511/)

Cel de nit. Autora: Octarina8 (http://flickr.com/photos/octarina8/2143450511/)

Pròximament, em comprometo a dedicar una entrada a la problemàtica de la contaminació lumínica nocturna, ja que té moltes més repercussions de les que es veuen a simple vista. Mentrestant, si us interessa molt el tema podeu consultar més informació a la web de l’associació “CEL FOSC”: http://www.celfosc.org/

Els núvols: a vegades blancs i a vegades foscos?

La Teoria de Mie, és una solució completament analítica a las equacions de Maxwell per la dispersió de la radiació electromagnètica per partícules esfèriques. Aquesta teoria es molt important en òptica meteorològica, ja que permet calcular la dispersió de llum per part dels núvols.  

Autor: "Bellmunt" (Roda de Ter, font: “elmeu3cat24”)
Autor: “Bellmunt” (Roda de Ter, font: “elmeu3cat24”)

Si la llum interactua amb una partícula gran (com per exemple, partícules d’aigua), no es genera dispersió de Rayleigh ja que la mida d’aquestes partícules no ho permet, de totes maneres aquestes partícules absorbeixen una part de la llum i en reflecteixen una altra part. El color de la llum que reflecteixen depèn directament de la composició química de la partícula reflectant, aquest efecte es coneix amb el nom de difusió de Mie.

Els núvols blancs són un exemple d’aquest efecte, on les gotes d’aigua incolores dispersen la llum en totes direccions, gairebé sense alterar el seu color.

Quan la difusió de Mie te lloc de manera massiva, les partícules difusores no son calorejades, el que fa que s’atenuï la llum blanca cap a colors més grisosos o foscos. Aquest efecte es veu en dies ennuvolats quan els núvols són gruixuts, mostrant colors grisos.

I finalment, aquí us deixo una pregunta molt fàcil…

Amb tota l’explicació que us he fet, sabrieu dir perquè el cel a les muntanyes elevades és menys lluminós i en canvi és d’un blau molt més profund?

everest-lhotse08a1everest1

(no cal que us digui que podeu deixar les vostres respostes als comentaris)

Posted in 2. Recerca, 3. Màster M.A. | 4 Comments »

Tècniques per a convèncer a algú

Posted by Costa M. a 11 febrer 2009


De tècniques per a convèncer a algú n’hi ha moltes. Jo, personalment, no veig gaire clara la frontera entre aconsellar i convèncer a algú. Suposo que per això no m’agraden els polítics, els comercials “agressius” i en general la gent que s’aprofita de la seva facilitat en la paraula (“palique”) per a engañifar a d’altra que pot caure en aquests paranys de la vida.

Jo prefereixo, i desitjaria que tothom pogués decidir per si mateix, sense rebre aquest tipus de pressions que s’exerceixen, tan voluntària com involuntàriament, sobre les decisions que han de prendre les persones, les seves idees i futur. S’hauria de poder ser crític amb un mateix, sense influències externes; però això és demanar massa, seria una idealització, que tal vegada no portaria enlloc, ja que la humanitat es considera un ens socialitzat i per tant, els éssers que en formen part interactuen entre ells, i per tant, s’influeixen uns als altres.

És com tot en aquesta vida, hi ha unes eines de comunicació, en aquest cas orals, i llavors existeixen persones que les utilitzen per al bé comú i persones que en fan un mal ús. Bé, en el cas que ens afecta, suposem que és per a fer “el bé”.

Tècniques bàsiques en comunicació oral:

– Mirar als ulls

– Parlar de forma clara, entenedora i de forma convincent

– Ser amable, no marcar distàncies. Crear empatia a l’auditori, fins hi tot fer alguna broma, explicar algun acudit o alguna anècdota (o noticia del diari) que faci particeps a tots els oients de la sala.

– Intentar repetir les coses importants, remarcar-les sobretot al final perquè les persones es quedin amb les idees que els has volgut transmetre

– No parlar acceleradament, però tampoc no passar-se de temps (sobretot si hi ha un temps establert, p.e.: conferència, ponencia…)

– Intentar parlar positivament de manera que s’obliga  a l’interlocutor a contestar de manera afirmativa a les preguntes, fen’t-lo anar cap on es vol que vagi la conversa o intentar-li vendre el producte (ja sigui material o no material)

– Tenir molt clar que comunicar és tramètre emocions. Estar molt segur de si mateix i saber què es pretén comunicar i deixar clar als assistents. Ser conscient del registre i nivell del/s oients i adequar-nos-hi.

– També és molt important fer una bona entrada i una bona sortida en les nostres comunicacions amb la gent, perquè s’emportin una bona imatge de l’orador i si pot ser aconseguir que es quedin amb les opinions o explicacions exposades i se les facin seves o les interioritzin.

Posted in 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

L’Estrella de cinc puntxes, exemple

Posted by Costa M. a 10 febrer 2009


Demà dimecres he de fer una presentació d’una assignatura de màster de Medi Ambient. La faré en suport power point i explicaré als meus companys uns quants articles que he llegit sobre aiguamolls construits i la seva utilització en l’eliminació de nutrients. Els nutrients més importants que s’eliminen amb aquest sistema són el nitrogen i el fósfor.

La presentació es portarà a terme a l’aula on fèiem les classes teòriques, i només hi assistiran els meus companys de classe i els dos professors de l’assignatura, cosa que farà que sigui un ambient conegut i agradable, i espero que això contribueixi a fer que em surti millor i així pugui aprobar l’assignatuar i/o treure bona nota, que és el que pretenc.

Posted in 3. Màster M.A. | Leave a Comment »

 
%d bloggers like this: